Alles im Fluss bei den Wasserfiltern

Für Brita in China: Turnkey mit Technologie-Vielfalt

Von einzelnen Bestandteilen zum fertigen Wasserfilter, vom Wasserfilter zur versandbereiten Palette: Diese Mammut-Aufgabe bewältigt eine Komplettlinie, bei der Funktion an Funktion auf über 60 Meter Länge angereiht sind – komplett durchautomatisiert. Ein Projekt, das Optima als Turnkey-Lieferant für Brita und deren Werk in China realisiert hat. Nahezu alle Module und Technologien der Linie stammen von Optima selbst. Das technische Konzept stand innerhalb weniger Monate.
„So ein Projekt kann nur funktionieren, wenn Kunde und Lieferant aufs Engste miteinander kooperieren“, berichtet Stefan Bauer, der das Projekt bei Optima auf Vertriebsseite betreut. Um den Umfang nochmals zu verdeutlichen: Zunächst wird die Filterkartusche, bestehend aus Kunststoffteilen und Aktivkohlemischung, auf der Anlage montiert. Dann folgt die Sterilisation im Autoklaven, die Primärverpackung in Folienbeutel, anschließend das Kartonieren zu Verkaufsverpackungen in unterschiedlichen Formaten, das Sammelverpacken in Transportkartons und schließlich das Palettieren.

Die technische Basis der Füllmaschine, die Aktivkohlemischung in die Filter dosiert, ist eine Kapselmaschine des Typs OPTIMA CFL, die auf die größeren Dimensionen der Kartuschen angepasst ist. Effektiv werden damit 120 Filter pro Minute hergestellt. Derzeit wird ein Kartuschenformat verarbeitet. Weitere Formate kann Brita bei Bedarf leicht einrichten. Als Verkaufsverpackungen werden aktuell sieben Formate kartoniert, von der Einzelpackung bis hin zum 15er Pack.

Neben der OPTIMA CFL sind weitere acht Maschinen integriert, welche die automatisierte Gesamtlinie bilden (vgl. Übersicht). Der modulare Maschinenbau überzeugt „auf ganzer Linie“ mit (zum Teil wortwörtlich) guter Zugänglichkeit, beispielsweise über bodentiefe Türen oder Ausziehelemente. Sämtliche Produktzuführungen und –speicher sind so ausgeführt, dass die Anlage rund 30 Minuten autonom arbeiten kann. Die gesamte Linie wird von zwei bis drei Mitarbeitern, jedoch nicht „Vollzeit“, betreut. Diese sind in erster Linie mit dem Zuführen der Materialien für die Filter und den Verpackungsprozess sowie den Abtransport der fertigen Paletten zuständig.

Gemeinsam Potenziale erschließen

Der gesamte Prozess wurde unter Effizienzgesichtspunkten optimiert. Dazu haben sich die Techniker von Optima und Brita in Hinblick auf Rationalisierungspotenziale sowie einzusetzende Technologien intensiv ausgetauscht. Stefan Bauer berichtet über daraus resultierende neue Ideen: „Die Linie stellt heute Karton-Verkaufsverpackungen her, die anschließend von einem Casepacker zu Transportverpackungen umverpackt werden. Die Linie kann jedoch gleichzeitig lose Ware – das heißt in Folie verpackte Kartuschen – direkt in Transportkartons geben. Auch während einer Umrüstung des Kartonierers kann der zweite Casepacker parallel lose Ware verarbeiten.“ Über einen Bypass des OPTIMA CBF-Kartonierers erreichen diese Filter direkt den zweiten Casepacker.
 
Bei entsprechender Produktionsplanung lassen sich so Stillstandszeiten der Linie minimieren.
Genauso zeigt der Autoklav die enge Kooperation auf. Das Konzept der Be- und Entladung zur batchweisen Sterilisation wurde von Brita und Optima gemeinsam entwickelt: Prozesse mit stark abweichenden Prozesszeiten können voneinander entkoppelt verarbeitet werden; die Linienleistung bleibt auf unverändert hohem Niveau. Die sterilisierten Produkte werden hier auf der Rückseite des Autoklaven vollautomatisiert abgekühlt, entladen und der horizontalen Schlauchbeutelmaschine zugeführt. In dieser Zone befindet sich zugleich der Übergang vom Reinraum in konventionelle Umgebungsbedingungen.

Interview mit Lukas Platz (Director Group Manufacturing, Group Technology & Operations der BRITA GmbH)

Wie haben Sie die Zusammenarbeit mit Optima in der Realisierungsphase erlebt?

Die Zusammenarbeit war geprägt von gegenseitigem Vertrauen, Respekt vor der Aufgabe und davon, dass wir gemeinsam ein Ziel verfolgt haben. Sowohl der Reifegrad der Linie sowie das Einhalten der Zeitschiene standen permanent im Fokus.
 

Welche Kriterien waren für Sie maßgeblich, den Auftrag an Optima zu vergeben?

Vertrauen in das Wort der Geschäftsführung, insbesondere Rainer Feuchter, den ich seit fast 20 Jahren kenne. Sein Wort war BRITA wichtiger als der Vertrag. Obwohl es ohne Vertrag natürlich nicht geht. Beide Firmen kennen sich schon lange. Da weiß man, worauf man zu achten hat, wie man den anderen nehmen muss und wie man mit Höhen und Tiefen umgeht, die zu jedem Projekt gehören.

Für Langzeiterfahrungen ist es derzeit noch viel zu früh – doch wie lauten ihre ersten Erfahrungen mit der Anlage zum Zeitpunkt des SAT und danach?

Ich bin mir sicher, dass wir bei einer Einzelvergabe der Maschinen weder die Zeitschiene noch die schnelle Produktionsreife in diesem Zeitraum erreicht hätten. Beide Firmen können stolz auf das Erreichte sein.
 

Funktionsumfänge dieser Größenordnung und Vielfalt in einer durchgängigen Linie sind heute eher noch selten. Sofern sich das heute schon beantworten lässt: Würden Sie wieder so konsequent durchautomatisieren?

Jetzt erst Recht. Der interne Aufwand ist wesentlich geringer. Man kann die komplette Linie vor Verlagerung ausführlich testen und erspart so beiden Firmen eine teure und langwierige Anlaufkurve im Bestimmungsland.

Interview mit Lukas Platz (Director Group Manufacturing, Group Technology & Operations der BRITA GmbH)

Wie haben Sie die Zusammenarbeit mit Optima in der Realisierungsphase erlebt?

Die Zusammenarbeit war geprägt von gegenseitigem Vertrauen, Respekt vor der Aufgabe und davon, dass wir gemeinsam ein Ziel verfolgt haben. Sowohl der Reifegrad der Linie sowie das Einhalten der Zeitschiene standen permanent im Fokus.
 

Welche Kriterien waren für Sie maßgeblich, den Auftrag an Optima zu vergeben?

Vertrauen in das Wort der Geschäftsführung, insbesondere Rainer Feuchter, den ich seit fast 20 Jahren kenne. Sein Wort war BRITA wichtiger als der Vertrag. Obwohl es ohne Vertrag natürlich nicht geht. Beide Firmen kennen sich schon lange. Da weiß man, worauf man zu achten hat, wie man den anderen nehmen muss und wie man mit Höhen und Tiefen umgeht, die zu jedem Projekt gehören.

Für Langzeiterfahrungen ist es derzeit noch viel zu früh – doch wie lauten ihre ersten Erfahrungen mit der Anlage zum Zeitpunkt des SAT und danach?

Ich bin mir sicher, dass wir bei einer Einzelvergabe der Maschinen weder die Zeitschiene noch die schnelle Produktionsreife in diesem Zeitraum erreicht hätten. Beide Firmen können stolz auf das Erreichte sein.
 

Funktionsumfänge dieser Größenordnung und Vielfalt in einer durchgängigen Linie sind heute eher noch selten. Sofern sich das heute schon beantworten lässt: Würden Sie wieder so konsequent durchautomatisieren?

Jetzt erst Recht. Der interne Aufwand ist wesentlich geringer. Man kann die komplette Linie vor Verlagerung ausführlich testen und erspart so beiden Firmen eine teure und langwierige Anlaufkurve im Bestimmungsland.

Mit OPAL alles unter Kontrolle

Zur Effizienzanalyse kommt die Software OPAL zum Einsatz, die den OEE (Gesamtanlageneffizienz – overall equipment efficiency) kontinuierlich ermittelt. Zudem analysiert OPAL systematisch auftretende Prozess- oder Bedienfehler, beispielsweise über die Fehlerhäufigkeit und Fehlerdauer.
Eine weitere Funktion von OPAL ist das batchspezifische Steuern und Planen der Produktionsaufträge. Pro Auftrag müssen nicht nur die Stückzahlen und Formate definiert werden, häufig sind zum Beispiel länderspezifische Etiketten oder Aufdrucke, die wiederum nach variierenden Vorgaben zu prüfen sind, einzusetzen. An jeder komplexen Anlage befinden sich HMIs, über die die angeschlossenen Module all diese auftragsspezifischen Informationen üblicherweise per Handeingabe erhalten. Man kann sich leicht vorstellen, wie aufwändig und fehleranfällig solche Eingaben an den HMIs sind. OPAL übernimmt dagegen die abstrakten Daten aus der ERP-Ebene und bereitet diese für die Anlage passend auf.

Genauso erfolgen Rezeptumstellungen zentral und automatisiert über die OPAL Software, die jede einzelne Maschine und jedes Modul der Linie per Schnittstelle umstellt. Melden die betreffenden Linienteile, dass die Umstellung korrekt erfolgt ist, gibt OPAL die Gesamtlinie zur Produktion frei. Sind vereinzelt Formatteile manuell zu wechseln, bestätigt der Bediener am HMI die korrekte Ausführung. Die Gesamtlinie befindet sich in kurzer Zeit in einem zum Auftrag konsistenten Zustand.
 
Und: Erst der Linienaufbau in Kombination mit der Liniensteuerung über OPAL erlauben das parallele Produzieren eines neuen Batches auf der vorderen Linienhälfte, während die hintere Linienhälfte noch physisch umgerüstet wird. Somit ermöglicht OPAL auch die beschriebene Produktionsvariante der Herstellung von Transportkartons mit loser Ware parallel zum Formatwechsel am Kartonierer. Batches sind hier „scharf“ voneinander getrennt. Durch Codierungen ab der Primärverpackung bis auf die Palette ist die Rückverfolgbarkeit jederzeit gegeben.
 
Größten Wert legt der Kunde auf das Absichern der Produktqualität. Diese zeigt sich auch in der Füllgenauigkeit, in mehreren Qualitätsparametern bei der Filterproduktion und in den hochwertigen Verkaufsverpackungen. Auf dem chinesischen und asiatischen Markt gelten diese Wasserfilter – wie auf der ganzen Welt – als Premiumprodukte. Dementsprechend finden sich in der Anlage vielfältige Qualitätskontrollen, die die Prozesse und Parameter für jede einzelne Kartusche, Verkaufs- und Transportverpackung sowie Palette überwachen.

Die Qualitätsanforderungen betreffen zudem die Materialauswahl im Maschinenbau. Teile und Materialien, die beim Endverbraucher mit dem Lebensmittel Wasser in Berührung kommen, erfordern bereits im Verarbeitungsprozess zertifizierte Materialien in den Maschinen. Hier gelten in Asien vergleichbare behördliche Vorschriften wie in Europa oder Amerika.
Schlechtausschub
Eine hohe Produktqualität stellt ein Schlechtausschub sicher. 
OPTIMA TFL Mesh für den Kartuschendeckel wird gestanzt
In der OPTIMA TFL wird das Mesh für den Kartuschendeckel des Wasserfilters gestanzt.

Zentrale Verantwortung: OPTIMA

Erster Vorteil des Kunden im Turnkey-Projektablauf ist der eine, zentrale Ansprechpartner. Auf Optima-Seite koordinierte dieser alle involvierten Fachabteilungen. Über die gesamte Projektlaufzeit fanden wöchentlich Besprechungen mit Brita statt. Für den Kunden entfiel dabei die Frage, welches Unternehmen für was zuständig ist. Und: Technische Schnittstellen – mechanisch, elektrisch und Software – sind unter mehreren Projektpartnern häufig nicht einfach zu managen. Auch diese Problematik entfällt, wenn das Equipment bereits während der Maschinenentwicklung nach einheitlichen Standards aufgebaut wird.
 
In der Folge ist es sehr viel einfacher, die vielfältigen Technologien in einen durchautomatisierten Prozess zu integrieren und aufeinander abzustimmen. Die einzigen Zukaufmaschinen, Schlauchbeutelmaschine und Autoklav, wurden ebenfalls unter Optima-Regie in den Ablauf eingebunden. Und nicht zuletzt ist die einheitliche Nutzerführung – das betrifft die Logik des HMIs – für die Maschinenbediener bei Brita sehr viel besser zu verstehen und zu erlernen als viele verschiedene HMIs, von denen jedes anders aufgebaut ist.
 
Die enge Kooperation mit Brita zeigt sich auch in der Auswahl der Komponenten, die nicht von Optima stammen. Sowohl mit dem Autoklaven als auch mit der Schlauchbeutelmaschine hat das Unternehmen in anderen Projekten gute Erfahrungen gesammelt. Sie wurden auf Empfehlung des Unternehmens von Optima in den Verarbeitungsprozess integriert – weiterhin mit dem Ansprechpartner Optima.

Weit weg und doch vertraut

Neben dem technischen Know-how und dem Turnkey-Aspekt gibt es ein weiteres herausstechendes Merkmal bei diesem Projekt: die China-Kompetenz. Beginnend mit dem Zoll: Wie kann eine Anlage schnell und dabei kostengünstig an Ort und Stelle gebracht werden? Wer die länderspezifischen Formalitäten beherrscht, ist hier klar im Vorteil, betont Stefan Bauer. Bei Optima gibt es eine eigene Abteilung, die exakt darauf spezialisiert ist.
 
Für den erfolgreichen Betrieb einer komplexen Anlage ist wiederum technisch qualifizierter Support wichtig. Eine eigene Niederlassung in China und qualifizierte Mitarbeiter auf beiden Seiten sind entscheidend. In Shanghai existiert seit 2012 ein chinesischer Optima Standort, doch wurde der Markt bereits sehr viel früher bedient. Die chinesischen Mitarbeiter wurden wiederum auf beiden Seiten so früh wie möglich ins Boot geholt. Chinesische Kollegen von Brita und Optima waren häufig bei Optima in Schwäbisch Hall, um die Anlage kennenzulernen. Später haben deutsche und chinesische Mitarbeiter nicht nur den Aufbau in China durchgeführt, sondern auch die Schulungen fortgesetzt. Inzwischen ist die Anlage komplett in den Service der chinesischen Optima-Niederlassung übergegangen.

Time to Market – Zeit ist Geld

Projekte dieser Größe und Komplexität erfordern vom Erstgespräch bis zum FAT nicht selten eine Laufzeit von drei Jahren und mehr. Gemeinsam ist es Brita und Optima gelungen, diesen Zeitraum auf 16 Monate zu reduzieren. Wesentlicher Baustein dieses Erfolges war und ist die enge und vertrauensvolle Kooperation. Im August 2017 hat Brita den regulären Produktionsbetrieb aufgenommen – rund 20 Monate nach Auftragsvergabe.
 
Fazit: Diese Anlage steht für Technologievielfalt wie kaum eine zweite. Dass sie zugleich Flexibilität, Leistung und Prozesssicherheit bietet, ist aus Sicht des Betreibers gewissermaßen eine Selbstverständlichkeit, setzt jedoch beim Entwickler ganz besonderes Know-how voraus. Profunde Erfahrung erfordern genauso die Installation und der Service am chinesischen Standort. Und nicht zuletzt: Ohne die besonders enge Zusammenarbeit von Brita und Optima wäre die Anlage nicht in vergleichbarer Zeit und Ausführung realisierbar gewesen.

Maschinen der Gesamtlinie im Überblick

Vorfertigung Kartuschenkomponente

OPTIMA TFL Mesh-Rollen
OPTIMA TFL Mesh-Rollen

OPTIMA TFL

Verarbeitet Mesh von der Rolle, das gestanzt und in zugeführte Kartuschen-Deckel (Lids) eingesiegelt wird.

Füll-, Herstell- und Verpackungsanlage für Filterkartuschen

OPTIMA CFL20 Dosiermodul
OPTIMA CFL20 Dosiermodul

OPTIMA CFL20

Kartuschenunterteile werden mehrspurig aus einem Vorratsmagazin zugeführt, das Füllsystem dosiert granulierte Aktivkohlemischung in die Kartuschen. Auf die befüllten Kartuschen werden die zugeführten Lids aufgesiegelt.

OPTIMA
Tray Stapler

Ein Gantrysystem belädt Trays mit Filterkartuschen, beladene Trays werden gestapelt. Nach der Sterilisation werden Filterkartuschen aus den Trays entladen. Die leeren Trays werden gestapelt und in einem Kreislauf erneut zum Beladen zurückgeführt.
OPTIMA CFL20 Deckelanwesenheitskontrolle
OPTIMA CFL20 Deckelanwesenheitskontrolle

Autoklav

Sterilisation der Filterkartuschen. Automatisierte Zuführung und Weitertransport zur Schlauchbeutelmaschine.

Horizontale Schlauch-
beutelmaschine

Verpackt die sterilen und vereinzelten Filterkartuschen in Folienbeutel.

Verkaufsverpackung, Sammelverpackung
und Palettierung

OPTIMA CBF | Karton Transfer
OPTIMA CBF Karton Transfer

OPTIMA CBF

Der Kartonierer richtet aus flachen Zuschnitten Karton-Unterteil und Deckel auf. Ein Beipackzettel sowie die in Folie verpackten Filterkartuschen werden per Pick & Place geordnet eingesetzt. Die Deckel werden aufgesetzt und mit Heißkleber verschlossen. Die fertigen Verkaufsverpackungen (7 Formate: 1 bis 15 Kartuschen) durchlaufen eine Kontrollwaage und die Codierung.
OPTIMA CBF Beladung Kartons
OPTIMA CBF Beladung Karton

OPTIMA CPF1

In große Kartons werden die Verkaufsverpackungen sammelverpackt und etikettiert.
 

OPTIMA CPF2

Über einen Bypass des OPTIMA CBF Kartonierers gelangen die in Folie verpackten Filterkartuschen zum Casepacker 2, der diese als lose Ware stückgenau in die Kartons gibt. Die Kartons werden etikettiert.
OPTIMA CPF2 Zuführmagazin Transport-Karton
OPTIMA CPF2 Zuführmagazin Transportkarton

OPTIMA P300

Palettieranlage mit drei Stellplätzen. Paralleles Palletieren von Transportkartons beider Casepacker.
In allen Modulen befinden sich Qualitäts- und Prozesskontrollsysteme. Die automatisierte Gesamtlinie wird über OPAL mit batchspezifischen Produktionsdaten eingerichtet und gesteuert. OEE-Analysen erfolgen ebenfalls über OPAL.
Maschinen der Gesamtlinie im Überblick

Vorfertigung Kartuschenkomponente

OPTIMA TFL Mesh-Rollen
OPTIMA TFL Mesh Rollen
OPTIMA TFL
 
Verarbeitet Mesh von der Rolle, das gestanzt und in zugeführte Kartuschen-Deckel (Lids) eingesiegelt wird.

Füll-, Herstell- und Verpackungsanlage für Filterkartuschen

OPTIMA CFL20 Deckelanwesenheitskontrolle
OPTIMA CFL20 Dosiermodul
OPTIMA CFL20 Dosiermodul
OPTIMA CFL20 Deckelanwesenheitskontrolle
OPTIMA CFL20
 
Kartuschenunterteile werden mehrspurig aus einem Vorratsmagazin zugeführt, das Füllsystem dosiert granulierte Aktivkohlemischung in die Kartuschen. Auf die befüllten Kartuschen werden die zugeführten Lids aufgesiegelt.
 
OPTIMA Tray Stapler
 
Ein Gantrysystem belädt Trays mit Filterkartuschen, beladene Trays werden gestapelt. Nach der Sterilisation werden Filterkartuschen aus den Trays entladen. Die leeren Trays werden gestapelt und in einem Kreislauf erneut zum Beladen zurückgeführt.
 
Autoklav
 
Sterilisation der Filterkartuschen. Automatisierte Zuführung und Weitertransport zur Schlauchbeutelmaschine.
 
Horizontale Schlauchbeutelmaschine
 
Verpackt die sterilen und vereinzelten Filterkartuschen in Folienbeutel.

Verkaufsverpackung, Sammelverpackung und Palettierung

OPTIMA CBF | Karton Transfer

OPTIMA CBF Karton Transfer

OPTIMA CBF Beladung Kartons
OPTIMA CBF Beladung Karton
OPTIMA CBF
 
Der Kartonierer richtet aus flachen Zuschnitten Karton-Unterteil und Deckel auf. Ein Beipackzettel sowie die in Folie verpackten Filterkartuschen werden per Pick & Place geordnet eingesetzt. Die Deckel werden aufgesetzt und mit Heißkleber verschlossen. Die fertigen Verkaufsverpackungen (7 Formate: 1 bis 15 Kartuschen) durchlaufen eine Kontrollwaage und die Codierung.
 
OPTIMA CPF1
 
In große Kartons werden die Verkaufsverpackungen sammelverpackt und etikettiert.
OPTIMA CPF2 Zuführmagazin Transport-Karton
OPTIMA CPF2 Zuführmagazin Transportkarton
OPTIMA CPF2
 
Über einen Bypass des OPTIMA CBF Kartonierers gelangen die in Folie verpackten Filterkartuschen zum Casepacker 2, der diese als lose Ware stückgenau in die Kartons gibt. Die Kartons werden etikettiert.
 
OPTIMA P300
 
Palettieranlage mit drei Stellplätzen. Paralleles Palletieren von Transportkartons beider Casepacker.
 
 
In allen Modulen befinden sich Qualitäts- und Prozesskontrollsysteme. Die automatisierte Gesamtlinie wird über OPAL mit batchspezifischen Produktionsdaten eingerichtet und gesteuert. OEE-Analysen erfolgen ebenfalls über OPAL.
 

Dieser Bericht ist im Optima Magazin o-com consumer/nonwovens 03 | 2018 erschienen

 Mit freundlicher Genehmigung von BRITA GmbH

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